以冬小麦为主要研究对象，研究基于遥感数据的精准变量施肥机理、算法和决策系统。首先，开展冬小麦植株氮素营养的空间分布特性研究，建立自然肥力差异条件下叶色值和氮素营养随叶位的时、空分布模型。其次，开展不同氮素营养胁迫条件下的冬小麦冠层光谱特性研究，通过测定不同土壤氮素营养和施氮条件下的冬小麦的冠层光谱特性，研究冠层光谱与作物氮素营养、各叶位的SPAD值及施肥量之间的关系，提取氮素营养胁迫的敏感光谱波段或光谱指数。第三，利用实测数据，分析冬小麦冠层光谱与作物氮素营养的机理关系与模型，提取冬小麦氮素及氮糖比例的敏感波长和光谱指数。最后，以提高氮肥利用效率和改善品质为目标，从潜在目标产量和植株氮素状况两种设计思路出发，设计基于潜在目标产量、作物长势、植株氮素状况的多种组合施肥方式，建立基于遥感数据的作物变量施肥的算法和模型，实现冬小麦植株营养、长势的遥感监测和调优栽培管理。